zr的矿物形式
B退火态Zr-4合金高温水蒸气氧化性能研究 开题报告
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锆材的特点
13800
15700
17500
溶沸点
熔点：1852℃
沸点：4377℃
密度
密度：6.49克/立方厘米
编辑本段元素描述
元素英文名称：Zirconium
相对原子质量：91.22
核内质子数：40
核外电子数：40
核电核数：40
质子质量：6.692E-26
硫酸锆
质子相对质量：40.28
所属周期：5
所属族数：IVB
锆的特点：
锆是一种稀有金属，具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。本次"神六"上使用的抗腐蚀性、耐高的钛产品，其抗腐蚀性能远不如锆，其熔点1600度左右，而锆的熔点则在1800度以上，二氧化锆的熔点更是高达2700度以上，所以锆作为航空航天材料，其各方面的性能大大优越于钛。
工业规模生产的锆合金有锆锡系和锆铌系两类。前者合金牌号有Zr-2、Zr-4，后者的典型代表是Zr-2.5Nb。在锆锡系合金中，合金元素锡、铁、铬、镍可提高材料的强度、耐蚀性和耐蚀膜的导热性，降低表面状态对腐蚀的敏感性。通常Zr-2合金用于沸水堆，Zr-4合金用于压水堆。在锆铌系合金中，铌的添加量达到使用温度下锆的晶体结构的固溶极限时，合金的耐蚀性最好。锆合金有同质异晶转变，高温下的晶体结构为体心立方，低温下为密排六方。锆合金塑性好，可通过塑性加工制成管材、板材、棒材和丝材；其焊接性也好，可用以进行焊接加工。
含锆的天然硅酸盐矿石被成为锆石（zircon）或风信子石（hyacinth），广泛分布在自然界中。它们颜色美丽，被称为宝石。而目前生产锆的原料主要是锆英砂。
编辑本段锆合金
锆管头以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300～400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面，对核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。此外，锆对多种酸、碱和盐有优良的抗蚀性，与氧、氮等气体有强烈的亲和力，因此锆合金也用于制造耐蚀部件和制药机械部件，在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂。
锆
锆Zirconium锆(Zirconium)是一种化学元素，它的化学符号是Zr，它的原子序数是40，是一种银白色的高熔点金属，呈浅灰色。
密度6.49克/立方厘米。
熔点1852±2℃，沸点4377℃。
化合价+2、+3和+4。
第一电离能6.84电子伏特。
锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。
有耐腐蚀性，可溶于氢氟酸和王水;高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。
简介锆，原子序数40，原子量91.224。
1789年德国化学家克拉普罗斯在锆石中发现锆的氧化物，并根据锆石的英文名命名；1824年瑞典化学家贝采利乌斯首次制的不纯的金属锆；1925年荷兰科学家阿克尔和德博尔制得有延展性的块状金属锆。
锆在地壳中的含量为0.025%，但分布非常分散。
主要矿物有锆石和二氧化锆矿。
天然锆有6种稳定同位素：锆90、91、92、94、96，其中锆90含量最大。
锆为银灰色金属，外观似钢，有光泽；熔点1852°C，沸点4377°C，密度6.49克/厘米³。
锆容易吸收氢、氮和氧气；锆对氧的亲和力很强，1000°C氧气溶于锆中能使其体积显著增加。
锆一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大。
锆合金可以耐很高的温度，用作制作核反应的第一层保护壳。
过渡金属rl]。
锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。
有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固溶体。
锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。
锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料。
锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。
锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属，且含有放射性物质。
地壳中锆的含量居第19位，几乎与铬相等。
自然界中具有工业价值的含锆矿物，主要有锆英石及斜锆石。
历史含锆的天然硅酸盐ZrSiO₄称为锆石（Zircon）或风信子石（hyacinth）广泛分布于自然界中，具有从橙到红的各种美丽的颜色，自古以来被认为是宝石，据说Zircon一词来自阿拉伯文Zarqūn，是朱砂，又说是来自波斯文Zargun，是金色，hyacinth则来自希腊文的“百合花”一词，印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。
矿物英文名称
自然元素：铜Cu copper；金Au gold ；铂Pt platinum ；硫S sulphur ['sʌlfə]；金刚石C diamond；石墨C graphite['ɡræfait]；C60晶体fullerite；纳米碳管carbon nanotube；铋Bi bismuth方铅矿PbS galena ；闪锌矿ZnS sphalerite ；黄铜矿CuFeS2 Chalcopyrite；雌黄铁矿Fe1-X S pyrrhotite ；红砷镍矿NiAs niccolite；铜蓝covellite ；辰砂HgS cinnabar ; 辉锑矿Sb2S3 stibnite/antimonite ；辉铋矿Bi2S3bismuthinite；雌黄As2S3 orpiment；雄黄As4S4 realgar ；辉钼矿MoS2molybdenite；斑铜矿Cu5FeS4bornite ；辉铜矿Cu2S chalcocite ；黄铁矿Fe[S2] pyrite ；白铁矿Fe[S2] marcasite ；毒砂Fe[AsS] arsenopyrite；赤铜矿Cu2O cuprite ；刚玉Al2O3corundum ；赤铁矿ａ-Fe2O3hematite ；钛铁矿FeTiO3ilmenite ；钙钛矿CaTiO3perovskite；金红石TiO2rutile ; 锡石SnO2 cassiterite ；软锰矿MnO2pyolusite ；晶质铀矿（Th，U）O2+X uraninite ;石英SiO2quartz ；蛋白石SiO2·nH2O opal ;尖晶石MgAl2O4spinel ；磁铁矿FeFe2O4magnetite ;铬铁矿FeCr2O4chromite ；黑钨矿（Mn，Fe）WO4 wolframite ；水镁石Mg(OH)2brucite ；三水铝石Al（OH）3gibbsite ；针铁矿ａ-FeOOH goethite ；水锰矿MnO(OH) manganite ；硬锰矿（a氢氧化锰；b钡和锰的氢氧化物）psilomelane ；岛状、环状结构硅酸盐锆石（锆英石）Zr[SiO4] zircon ; 橄榄石（Mg，Fe）2[SiO4] olivine ；镁铝石榴石Mg3Al2[SiO4]3 pyrope ；铁铝石榴石Fe3Al2[SiO4]3 almandite ；锰铝石榴石Mn3Al2[SiO4]3spessartite ；钙铝石榴石Ca3Al2[SiO4]3grossularite ；钙铁石榴石Ca3Fe2[SiO4]3 andradite ；钙铬石榴石Ca3Cr2[SiO4]3uvarovite ；钙钒石榴石Ca3V2[SiO4]3goldmanite ；钙锆石榴石Ca3Zr2[SiO4]3kimzeyite ；红柱石Al2[SiO4]O andalusite ；蓝晶石Al2[SiO4]O kyanite/disthene ；黄玉Al2[SiO4](F,OH)2topaz ; 榍石CaTi[SiO4]O sphene/titanite ；十字石FeAl4[SiO4]2O2OH2/Fe(OH)2+2Al2[SiO4]O staurolite ；绿帘石Ca2FeAl2[Si2O7][SiO4]O(OH) epidote;绿柱石Be3Al2[Si6O18] beryl ;堇青石（Mg，Fe）2Al3[AlSi5O18] cordierite ；电气石NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4tourmaline ；镁电气石R=Mg dravite ；黑电气石R=Fe schorl ；锂电气石R=Li+Al elbaite ；钠锰电气石R=Mn tsilaisit ；链状结构硅酸盐玩火辉石Mg2[Si2O6] enstatite ；紫苏辉石（Mg，Fe）2[Si2O6] hypersthene ; 透辉石CaMg[Si2O6] diopside ；钙铁辉石CaFe[Si2O6] hedenbergite ；普通辉石CaR[(Si，Al)2O6] augite ；硬玉NaAl[Si2O6] jadeite ;锂辉石LiAl[Si2O6] spodumene ；霓石NaFe[Si2O6] aegirine ;硅灰石Ca3[Si3O9] wollastonite ；直闪石（Mg，Fe）7[Si4O11]2（OH）2anthophylite；镁铁闪石（Mg，Fe）7[Si4O11]2（OH）2magnesiocummingtonite-grunerite ；透闪石Ca2Mg5[SiO11]2(OH)2tremolite ; 阳起石Ca2(Mg,Fe)5[SiO11]2(OH)2actinolite ;普通角闪石hornblende ；蓝闪石Na2Mg3Al2[Si4O11]2(OH)2glaucophane ；夕线石Al[AlSiO5] sillimanite ;层状结构硅酸盐高岭石Al[Si4O10](OH)8kaolinite ；蛇纹石Mg[Si4O10](OH)8serpentine ；白云母K【Al2[AlSi3O10]（OH）2】muscovite ；金云母K【Mg3[AlSi3O10]（OH）2】phlogopite ；黑云母K（Mg，Fe）3【[AlSi3O10]（OH）2】biotite ；锂云母lepidolite ；滑石Mg3[Si4O10](OH)2talc ; 叶蜡石pyrophyllite ；蒙脱石montmorillonite ；蛭石vermiculite ；绿泥石chlorite ；架状结构硅酸盐钾长石K[AlSi3O8] Or; 钠长石Na[AlSi3O8] Ab ；钙长石Ca[Al2Si2O8] An ; 钡长石Ba[Al2Si2O8] Cn ;（Or）：透长石sanidine ；正长石orthoclase ；微斜长石microcline ；冰长石adularia ；天河石amazonite ；条纹长石perthite ；斜长石plagioclase ：钠长石albite ；奥长石oligoclase；中长石andesine；拉长石labradorite ；培长石bytownite；钙长石anorthite ；日光石sunstone ；似长石feldspathoids ；白榴石K[Si2O6] leucite ; 霞石KNa3[AlSiO4]4nepheline ；丝光沸石mordenite ；方沸石analcite ；片沸石heulandite ；钙十字沸石phillipsite ；菱沸石chabazite ；含氧盐大类方解石calcite ；菱镁矿magnesite ；菱铁矿siderite ；白云石dolomite ；文石（鱼耳石）aragonite ；孔雀石Cu2[CO3](OH)2malachite ；蓝铜矿Cu3[CO3]2(OH)2azruite ；重晶石barite ；天青石celestite ；石膏Ca[SO4]·2H2O gypsum ；硬石膏anhydrite ；磷灰石Ca5[PO4]3(F,OH) apatite ；氟磷灰石fluorapatite ；氯磷灰石chlorapatite ；羟磷灰石hydroxylapatite ; 碳磷灰石carbonate-paptite ；白钨矿Ca[WO4] scheelite ；硼镁铁矿ludwigite ；萤石fluorite ；石盐halite ；香花石hsianghualite ；。
认识神秘的稀土
认识神秘的稀土所谓稀土，即是化学元素周期表中的镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。
简称稀土(RE或R)。
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现的，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。
稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
稀土元素在地壳中的含量并不稀少，总的克拉克值达到了234.51%，比常见元素铜（克拉克值10%）、锌（克拉克值5%）、锡（克拉克值4%）、铅（克拉克值1.6%）、镍（克拉克值8%）、钴（克拉克值3%）都多。
稀土元素在自然界矿物中的分布总体上看存在着三个特点：①随原子序数的增加，稀土元素的克拉克值呈下降趋势；②原子序数为偶数的稀土元素的克拉克值一般大于与其相邻的奇数元素；③铈组元素（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd）在地壳的含量大于钇组元素（Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）。
在自然界中，稀土主要富集在花岗岩、碱性岩、碱性超基性岩及与它们有关的矿床中。
稀土元素在矿物中的赋存状态，按矿物晶体化学分析主要有三种。
（1）稀土元素参加矿物的晶格，构成矿物必不可少的组成部分。
这类矿物通常称之为稀土矿物。
独居石（REPO4）、氟碳铈矿（[La、Ce]FCO3）都属于此类。
（2）稀土元素以类质同象置换矿物中Ca、Sr、Ba、Mn、Zr等元素的形式分散在矿物中。
常见矿物表
Na2O;Ta2O5 5.7；82.1 Ta2O5;Na2O5 73.9；11.3 Ta2O5;Nb2O5 51.1；7.5 Ta2O5 Be BeO BeO BeO BeO BeO BeO BeO BeO BeO Li Li2O Li2O Li2O Li2O Li2O Li2O Li2O Ba BaO BaO BaO Sr Sr Sr Zr ZrO2 86 100 14 19.8 45.5 8.2~19.8 10.3 13.6 42.1 49 15.8 100 8.4 3~5 1~5 1.9~4.5 9.5 9.6 10.1 100 65.7 77.7 37.5 100 47.7 59.3 100 67.2
Байду номын сангаас
细晶石 重钽铁矿 铌钽锑矿 锰钽铁矿 铍 绿柱石 金绿宝石 似晶石 磷钠铍石 白闪石 日光石榴子石 硅酸铍石 铍硅石 香花石 锂 锂铍石 锂辉石 锂云母 铁锂云母 透里长石 磷锂铁矿 磷锂锰矿 磷锂石 钡 重晶石 菱钡矿 包头矿 锶 天青石 菱锶矿 锆 锆英石
CaNaTa2O6(OH) Fe(Ta、Na)2O6 (SbO)2(Ta、Nb)2O6 MnTa2O6 Be 3BeO·Al2O3·6SiO2 BeO·Al2O3 2BeO·BiO2 NaBePO4 Na(BeF)Ca(SiO3)2 (Mn1Fe)2(Mn2S)Be3(SiO4)3 H2O·4BeO·2SiO2 Be4(Si2O7)(OH)2 Ca2(BeSiO4)3·2LiF Li Li2(BeSiO4) LiAl(SiO3)2 (Li、K)2(Fe、OH)2Al2(SiO3)2 (K、Li)3Fe(AlO)Al(F、OH)2(SiO4)3 LiAl(Si2O5)2 LiFePO4 LiMnPO4 Li(Al、F)PO4 Ba BaSO4 BaCO3 Ba（Ti、Nb）8O16（SiO4O12）Cl Sr SrSO4 SrCO3 Zr Zr（SiO4）
多种矿物化学式及中英文名称
矿物名称
英名
化学式
结晶岩中常见的六族矿物
一、橄榄石族Ol
镁橄榄石（Fo）
Forsterite
Mg2.0~1.8Fe0.0~0.2[SiO4]
贵橄榄石
Chrysolite
Mg1.8~1.4Fe0.2~0.6[SiO4]
透铁橄榄石
Hyalosiderite
Mg1.4~1.0Fe0.6~1.0[SiO4]
沉积岩中的造岩矿物
十、均质体
蛋白石（）
Opal
SiO2·nH2O
胶磷矿（）
Collophane
3Ca3[PO4]2·nCa（CO3，F，O）·xH2O
胶铝矿（）
Cliachite
Al2O3·nH2O
十二、一轴晶矿物
玉髓
Chalcedony
SiO2
自生石英
Authigenic Quartz
SiO2
方解石（Cc）
钙铁辉石（Hd）
Hedenbergite
CaFe[Si2O6]
绿辉石（Om）
Omphacite
于透辉石相近，更多Al2O3
硬玉（Jd）
Jadeite
NaAl[Si2O6]
锥辉石Ac
Acmite
三、角闪石族
直闪石-铝直闪石（Ant）
Anthophyllite-Gedrite
镁铁闪石（Cum）
Cummingtonite
ZnS
八、一轴晶矿物
钙霞石
Cancrinite
Na6Ca2[AlSiO4]（CO3,SO4）（OH）2
霞石（Ne）
Nepheline
Na[AlSiO4]含少量钙、钾
锆石结构特征及其研究内容与意义
锆石结构特征及其研究内容与意义锆石作为一种副矿物广泛存在于各类岩石中，具有耐熔、耐腐蚀的特性，化学性质极其稳定，当原岩经历后期地质作用发生改变时，锆石可以被很好地保存下来。
此外，锆石是U、Th、Hf、REE等微量元素的主要富集矿物，这些元素可以作为测定岩石形成年龄的母同位素或探讨原岩形成过程的重要指示物(Hoskin and Schaltegger, 2003)。
人们对于锆石的研究和利用由来已久且应用广泛，主要包括利用其U-Th-Pb同位素进行年龄计算，Lu-Hf同位素体系和O同位素结合示踪原岩源区，近几年来还增加了对其Zr同位素的研究，这些在地壳和岩石圈地幔的时间演化过程中具有重要意义(Dhuime et al., 2012; Harrison et al., 2005; Valley et al., 2005; Wilde et al., 2001）。
1. 锆石化学成分和内部结构锆石是一种硅酸盐矿物，化学式为Zr[SiO4]，除了主要含Zr外，还包括Hf、Nb、Ta、Th和REE等元素。
化学成分是ZrO2一般为67.2wt%，SiO2约32.8wt%。
主要存在于酸性岩和变质岩中，沉积岩中的锆石也是来自风化的火成岩和变质岩，多为碎屑锆石。
根据成因，锆石可以被分为岩浆锆石和变质锆石，观察其内部结构的常用方法有HF酸蚀刻图像、背散射电子（BSE）图像和阴极发光电子（CL）图像。
在CL图像中，部分锆石可见清晰的核边结构。
岩浆锆石通常具有震荡环带结构（图1（a）），少部分有扇形分带的结构。
振荡环带的宽度与锆石寄主岩石的成分和锆石结晶时岩浆温度有关，微量元素在岩浆温度锆石扩散速度较快快，因而锆石结晶时形成的环带较宽（如辉长岩中的锆石）；低温时微量元素扩散慢，形成的环带较窄（如I型和S型花岗岩中的锆石）(Rubatto and Gebauer, 2000)。
扇形分带的结构是由于锆石结晶时外部环境变化导致各晶面的生长速率不一致(Vavra et al., 1996)。
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zr的矿物形式
锆（Zr）是一种化学元素，位于元素周期表的第四周期，族IVB。
在自然界中，锆并不以游离态存在，而是以化合物的形式存在。
锆的矿物形式多种多样，其中最常见的是锆石（ZrSiO₄）和铪锆石（HfZrO₄）。
锆石是一种硅酸盐矿物，通常呈现出四方晶系的结构。
它是自然界中最常见的含锆矿物之一，广泛分布于火成岩和变质岩中。
锆石的颜色多种多样，包括无色、黄色、橙色、红色、棕色和黑色等，这取决于其内部的杂质和晶体结构。
锆石具有很高的折射率，因此在珠宝行业中被用作宝石，尤其是那些具有高透明度和鲜艳颜色的锆石。
铪锆石是一种含铪和锆的氧化物矿物，通常呈现出单斜晶系的结构。
它主要存在于伟晶岩和花岗岩中，是一种相对稀有的矿物。
铪锆石的颜色通常为棕色或黑色，有时也可见到黄色或绿色的变种。
由于铪锆石具有很高的硬度，因此在工业上被用作磨料和切割工具。
除了锆石和铪锆石外，还有一些其他含锆的矿物，如锆英石（ZrO₂）、锆酸钙（CaZrO₃）等。
这些矿物在工业生产中有广泛的应用，例如用于制造陶瓷、玻璃、耐火材料和核反应堆等。
总之，锆在自然界中以多种矿物的形式存在，其中最常见的是锆石和铪锆石。
这些矿物不仅具有美丽的外观和独特的物理性质，而且在工业生产和珠宝行业中有着广泛的应用。